一种利用废弃莫来石-刚玉砖制备轻质耐火材料的方法
发布日期： 2019-12-06 15:02:10 阅读量（516） 作者：张红技术领域：
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种利用废弃莫来石-刚玉砖制备莫来 石-钙长石轻质耐火材料的方法，本发明适用于废弃莫来石-刚玉质耐火材料的再生利用。
背景技术：
莫来石一刚玉质耐火材料作为窑具被广泛的加以应用，例如：匣钵、棚板、砖、陶瓷 辊棒，铁氧体材料和电子绝缘陶瓷烧成窑炉内衬、推板、承烧板等;市场对莫来石-刚玉砖用 量逐年增加;相应地，在实际使用过程中莫来石-刚玉砖发生开裂、破碎、粘连和变形等，造 成大量的废弃莫来石-刚玉砖，这些废砖除少量回收利用，大量被废弃堆存，由于使用后的 砖表面含有Zn、Mn、Ni、Cd等金属氧化物，雨水冲刷发生金属离子浸出而环境了污染。另一方 面，自然界中天然莫来石很少，需要人工高温合成，因此使用后莫来石-刚玉砖经过处置，进 行回收再利用，既可以节约资源，又能减少对环境的污染。
对废旧耐火材料回收利用制备刚玉和莫来石已出现过报道。中国专利 CN201310478688.X公开了将废旧高铝砖破碎成细粉，经过制浆、干燥造粒和压制成型;将压 制成型所得的坯料1570～1620℃烧结，保温8～12小时合成刚玉。中国专利 CN201310478542.5公开了将废旧粘土砖破碎成细粉，经过制浆、干燥造粒和压制成型;将压 制成型所得的坯料1530～1560℃烧结，保温8～12小时制备合成莫来石。对于莫来石-钙长 石复合材料也有报道，中国专利CN201110433179.6公开一种利用石灰石、石英粉和γ-氧化 铝为原料制备钙长石-莫来石复相耐高温材料的方法。
发明内容：
本发明针对现有废弃莫来石-刚玉砖综合利用中存在的技术问题，提供一种利用 废弃莫来石-刚玉砖制备轻质耐火材料的方法。
本发明所提供的一种利用废弃莫来石-刚玉砖制备轻质耐火材料的方法具体步骤 如下：
(1)废弃莫来石‐刚玉砖的遴选，采用人工铁锤敲击与金刚石刀具机械切割相结合 的方法清除废弃莫来石‐刚玉砖表面的反应层。
(2)将清除反应层后的废弃莫来石‐刚玉砖投入到颚式破碎机中进行破碎，对破碎 后的废弃莫来石‐刚玉砖用磁选机进行磁选，清除废弃莫来石‐刚玉砖中夹带的含铁杂质， 得到废弃莫来石‐刚玉砖颗粒物。
(3)将步骤(2)得到的废弃莫来石‐刚玉砖颗粒物投入对辊机中进行破碎，筛分得 到粒径小于1mm以下的废弃莫来石‐刚玉砖颗粒物。
(4)对获得的小于1mm以下细颗粒料进行取样，利用X‐射线荧光光谱仪测定其中的 化学成分：Al 2O 3、SiO 2和Fe 2O 3。
(5)混合料的制备：
将步骤(3)得到的粒径小于1mm以下的废弃莫来石‐刚玉砖颗粒物与碳酸钙、造孔 剂进行混合得到混合料，所述粒径小于1mm以下的废弃莫来石‐刚玉砖颗粒物与碳酸钙及造 孔剂的质量比为：(10‐15)：1：5，所述造孔剂为淀粉。
(6)浆料的制备：
将步骤(5)得到的混合料与成型剂混合后装入球磨罐中，利用行星球磨机进行球 磨5‐10h制得浆料，所述行星球磨机的转速为550rpm。
所述成型剂为有机单体丙烯酰胺(AM)和N,N‐亚甲基双丙酰胺(MBAM)混合物的水 溶液，所述有机单体丙烯酰胺和N,N‐亚甲基双丙酰胺的混合物中有机单体丙烯酰胺与N,N‐ 亚甲基双丙酰胺的质量比为10：1，所述有机单体丙烯酰胺和N,N‐亚甲基双丙酰胺的混合物 与水配制成质量分数为5%的溶液，所述成型剂与所述混合料的体积比为3：10。
(7)在步骤(6)得到的所述浆料中加入适量的引发剂过硫酸铵和催化剂四甲基乙 二胺，搅拌均匀后注入钢模中，固化成型后脱模，脱模后坯体置于体积分数为80%的乙醇水 溶液中脱水5h，脱水后坯体置于干燥箱中在110℃下干燥24h。
(8)将干燥后的坯体置于高温炉中，在1300-1500℃下保温5-10h进行烧制，制得所 述轻质耐火材料。
本发明中废弃莫来石一刚玉质耐火材料的主要成分为Al 2O 3和SiO 2，是一种复相材 料，即Al 2O 3与SiO 2在高温下反应形成莫来石相(3Al 2O 3+2SiO 2=3Al 2O 3·2SiO2)后，Al 2O 3仍有 富余，以刚玉相析出，基于此原因，通过回收废弃莫来石一刚玉砖并加以处置，并向其中配 加CaO以及造孔剂，保留其中的莫来石主晶相，同时使CaO与SiO 2以及多余的Al 2O 3在高温下 反应生成钙长石，从而制备轻质耐火材料：莫来石-钙长石材料。本发明方法具有制备成本 较低、工艺简单以及降低了对环境的污染，制备的轻质耐火材料可广泛用作保温隔热材料。
附图说明：
图1为实施例1制得的莫来石-钙长石轻质耐火材料的XRD图谱;
图2为实施例2制得的莫来石-钙长石轻质耐火材料的XRD图谱。
具体实施方式：
实施例1：从磁性材料行业回收废弃莫来石-刚玉推板砖，人工拣选后，采用人工铁 锤敲击和金刚石刀具机械切割相结合方法，清除废砖表面与磁性材料反应层;清除后的残 砖投入到颚式破碎机进行破碎，对破碎后物料经过磁选机进行磁选，清除其中夹带的含铁 杂质;将磁选后得到的残砖颗粒投入对辊机进行细破，筛分得到粒径小于1mm以下细颗粒， 粒径大于等于1mm以上的颗粒返回对辊机中继续破碎;对获得的粒径小于1mm以下细颗粒料 进行取样，进行化学分析，利用X-射线荧光光谱仪测定其中的化学成分;具体成分为 Al 2O 388.20%，SiO 28.48%，Fe 2O 30.83%。将获得的粒径小于1mm的废砖细颗粒料与碳酸钙、 淀粉按照质量比为：15：1：5进行配料，得到混合料。成型剂为有机单体丙烯酰胺(AM)和N,N- 亚甲基双丙酰胺(MBAM)的水溶液;AM和MBAM质量比为10：1，与水混合配制成质量分数为 5wt%的溶液;将混合料与成型剂按照体积比为10：3进行配料并装入球磨罐中，利用行星球 磨机进行球磨10h，转速为550rpm;球磨得到的浆料中加入适量的引发剂过硫酸铵和催化剂 四甲基乙二胺，搅拌均匀后注入钢模中，固化成型后脱模;脱模后坯体置于体积分数为80% 的乙醇水溶液中进行脱水，时间为5h;脱水后试样置于干燥箱中在110℃下干燥24h;将干燥 后坯体置于高温炉中，在1400℃下进行烧制得到制品，烧成保温时间5h，制品的显气孔率为 50.5%，体积密度为1.23g/cm 3，图1为制品的X-射线衍射图谱，经分析：莫来石和刚玉为主 晶相，钙长石为次晶相。
实施例2：从陶瓷行业回收废弃莫来石-刚玉匣钵，人工拣选后，采用人工铁锤敲击 和金刚石刀具机械切割相结合方法，清除废砖表面与陶瓷反应层;清除后的匣钵投入到颚 式破碎机进行破碎，对破碎后物料经过磁选机进行磁选，清除其中夹带的含铁杂质;将磁选 后得到的残砖颗粒投入对辊机进行细破，筛分得到粒径小于1mm以下细颗粒，粒径大于等于 1mm以上的颗粒返回对辊机中继续破碎;对获得的粒径小于1mm以下细颗粒料进行取样，进 行化学分析，利用X-射线荧光光谱仪测定其中的化学成分;具体成分为Al 2O 378.65%， SiO 220.86%，Fe 2O 30.57%。将获得的粒径小于1mm以下的废砖细颗粒料与碳酸钙、淀粉按照 质量比为：10：1：5进行配料，得到混合料。成型剂为有机单体丙烯酰胺(AM)和N,N-亚甲基双 丙酰胺(MBAM)的水溶液;AM和MBAM质量比为10：1，与水混合配制成质量分数为5wt%的溶 液;将混合料与成型剂按照体积比为10：3进行配料并装入球磨罐中，利用行星球磨机进行 球磨5h，转速为550rpm;球磨得到的浆料中加入适量的引发剂过硫酸铵和催化剂四甲基乙 二胺，搅拌均匀后注入钢模中，固化成型后脱模;脱模后坯体置于体积分数为80%的乙醇水 溶液中进行脱水，时间为5h;脱水后试样置于干燥箱中在110℃下干燥24h;将干燥后坯体置 于高温炉中，在1300℃下进行烧制得到制品，烧成保温时间10h，制品的显气孔率为53.9%， 体积密度为1.12g/cm 3，图2为制品的X-射线衍射图谱，经分析：莫来石为主晶相，钙长石和 刚玉为次晶相。
相关阅读
免责声明：
本站部分文章来源于互联网，编辑转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点核对其真实性负责。
如涉及作品内容、版权和其他问题请书面发函至本公司，我们将在第一时间处理。
